JP7186390B2 - コネクタのシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタのシール構造に関する。

従来から、防水性を有するコネクタが知られている。例えば、特許文献１に開示された電気コネクタは、相手側コネクタが挿入される開口部の外周面に弾性のシール部材が設けられている。そして、この開口部がコネクタの取り付け箇所である筐体の取付開口部に嵌挿され、その際に、コネクタの開口部の外周面に設けられたシール部材が、筐体の取付開口部の内面と当該コネクタの開口部の外周面とによって圧縮されることによって、防水性を発揮する。このコネクタによれば、水が、コネクタの取付部から筐体内部に侵入することを防止することができる。

特開２０１８－０１８６１９公開特許公報

しかし、上記従来のコネクタでは、相手側のコネクタに密閉性が必要である。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、密閉性を有しないコネクタを使用可能なコネクタのシール構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態（aspect）に係るコネクタのシール構造は、配線用開口を有する筐体と、前記筐体の内部に前記配線用開口に対向するように配置された回路基板と、柱状の第１コネクタの先端側部分に柱状の第２コネクタの先端側部分が着脱自在に接合されて柱状に延在するコネクタ接合体と、前記筐体の外面に、内部空間が前記配線用開口に連通するように立設された、両端が開放された筒状の第１シール部材と、弾性を有し、且つ底部に１以上の電線挿通孔が設けられた有底筒状の第２シール部材と、を備え、前記第１コネクタの基端部が前記回路基板に取り付けられており、前記コネクタ接合体は、前記筐体の配線用開口及び前記第１シール部材の内部空間に挿通されており、１以上の電線が、前記第２シール部材の前記１以上の電線挿通孔にそれぞれ挿通されて前記第２コネクタの基端部に接続されており、前記第２シール部材は、弾性変形することによって、前記第１シール部材に嵌合しており、前記１以上の電線は、前記第２シール部材が弾性変形することによって、前記１以上の電線挿通孔に挿通されており、且つ、前記１以上の電線が、前記コネクタ接合体を介して前記回路基板に電気的に接続されている。ここで、第１シール部材への第２シール部材の嵌合は、第２シール部材の内周面が第１シール部材の外周面に嵌合する場合と、第２シール部材の外周面が第１シール部材の内周面に嵌合する場合との双方を含む。

この構成によれば、第２シール部材が、弾性変形することによって第１シール部材に嵌合しているので、当該嵌合部分が第２シール部材の弾性復元力（反発力）によって密閉（シール）される。また、１以上の電線が、第２シール部材が弾性変形することによって、１以上の電線挿通孔にそれぞれ挿通されているので、当該挿通部分が第２シール部材の弾性復元力（反発力）によって密閉（シール）される。従って、第１シール部材と筐体との間を適宜密閉することによって、筐体の内部が、第１シール部材への第２シール部材の嵌合部分と第２シール部材の電線挿通孔への電線の挿通部分とによって密閉されるので、密閉性を有しない第１コネクタ及び第２コネクタを使用することが可能である。

前記第２シール部材の前記第１シール部材への嵌合部分及び前記１以上の電線の前記１以上の電線挿通孔への挿通部分が、防水可能な密閉度を有していてもよい。

この構成によれば、第１シール部材と筐体との間を防水可能に密閉することによって、筐体の内部が、第１シール部材への第２シール部材の嵌合部分と第２シール部材の電線挿通孔への電線の挿通部分とによって防水可能に密閉される。

前記筐体が産業用ロボットの動作を制御するロボット制御装置の筐体であってもよい。

この構成によれば、産業用ロボットの作業環境における水分を含む塵埃がロボット制御装置の筐体の内部に侵入することを防止することができる。

本発明によれば、密閉性を有しないコネクタを使用可能なコネクタのシール構造を提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態１に係るコネクタのシール構造の一例を示す外観図である。 図２は図１のII-II切断面を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。なお、以下の図は、本発明を説明するための図であるので、本発明に関係のない要素が省略される場合、誇張等により寸法が正確でない場合、要素の省略等により複数の図が互いに一致しない場合等がある。

（実施形態１）
［構成］
図１は、本発明の実施形態１に係るコネクタのシール構造の一例を示す外観図である。図２は図１のII-II切断面を示す断面図である。正確には、図２は、II-II線が水平であると仮定した場合にII-II線を含む水平面によって切断した断面を矢印方向から見た図である。

図１及び図２を参照すると、本実施形態のコネクタのシール構造１００は、筐体１と、回路基板２と、コネクタ接合体５を構成する第１コネクタ３及び第２コネクタ４と、第１シール部材６と、第２シール部材７と、を備える。

筐体１は特に限定されない。筐体１には配線用開口１ａが形成されている。配線用開口１ａの形状は特に限定されない。配線用開口１ａは、ここでは、第１コネクタ３の横断面の形状に合わせて矩形状に形成される。配線用開口１ａの寸法は、第１コネクタ３が隙間を有して嵌挿可能な寸法に設定（設計）されている。

筐体１の内部には、回路基板２が、配線用開口１ａに対向するように配置されている。回路基板２は、配線用開口１ａの近傍に配置されている。

筐体１の外面には、配線用開口１ａの周囲に第１シール部材６が設けられている。第１シール部材６は両端が開放された筒状に形成され、内部空間６ａが配線用開口１ａに連通するように立設されている。第１シール部材６の横断面の形状は、第１コネクタ３の横断面の形状に適合する形状に形成されている。

具体的には、第１シール部材６は、ここでは、四角筒状に形成され、軸方向の中程にフランジ６ｃが形成されている。そして、第１シール部材６のフランジ６ｃから筐体１側の端までの部分が、筐体１の配線用開口１ａに嵌挿されている。第１シール部材６の横断面の寸法は、外周が配線用開口１ａに隙間を有して嵌挿可能であり、且つ、内周が第１コネクタ３を、隙間を有して収容可能な寸法に設定（設計）されている。第１シール部材６の高さ（長さ）は、フランジ６ｃから筐体１側の端までの寸法が、筐体１を貫通可能な寸法に設定され、フランジ６ｃから筐体１と反対側の端までの寸法が、第２シール部材７と嵌合する部分を確保可能な寸法に設定されている。なお、シール部材６は、周壁の内面が、シール部材６の軸方向から見て、筐体１の配線用開口１ａの周囲に位置するように構成されていてもよい。この場合、フランジ６ｃはシール部材６の筐体１側の端部に形成される。

フランジ６ｃの適所には、ネジ挿通孔６ｂが形成されている。このネジ挿通孔６ｂは、筐体１の配線用開口１ａの周囲に設けられたネジ孔１ｂに対応する位置に設けられている。さらに、フランジ６ｃの付け根の筐体１側の面には溝が形成されていて、この溝には環状のパッキン１１が収容されている。

ネジ（図示せず）がフランジ６ｃのネジ挿通孔６ｂに挿通されて筐体１のネジ孔１ｂに螺止され、それによって、フランジ６ｃが筐体１に締結されている。これにより、第１シール部材６が筐体１に固定されている。また、第１シール部材６と筐体１との間が、パッキン１１によって密閉されている。なお、第１シール部材６と筐体１との間の密閉構造として、これ以外に、公知の適宜な密閉構造を採用することができる。

第１シール部材６は、剛性の材料で構成されている。第１シール部材６の材料として、プラスティック樹脂、金属、木等が例示される。

回路基板２の筐体１に対向する面には、第１コネクタ３の基端部が取り付けられている。第１コネクタ３は、例えば、コンタクトの後端部２ａが回路基板２の端子挿通孔（図示せず）に挿通されて、ハンダによって、回路基板２に取り付けられている。これにより、第１コネクタ３は、回路基板２に電気的に接続されている。

第１コネクタ３の先端側部分には、第２コネクタ４の先端側部分が接合（嵌合）していて、第１コネクタ３及び第２コネクタ４がコネクタ接合体５を形成している。

第１コネクタ３及び第２コネクタ４は、いわゆる「基板対電線コネクタ」である。第１コネクタ３及び第２コネクタ４として、周知の基板対電線コネクタを用いることができる。従って、以下では、第１コネクタ３及び第２コネクタ４の周知の構成の説明を省略し、本発明に関連する構成のみ説明する。

第１コネクタ３及び第２コネクタ４の形状は、柱状であればよい。第１コネクタ３及び第２コネクタ４の横断面の形状は、特に限定されないが、ここでは、矩形状である。第１コネクタ３と第２コネクタ４とは接合されることによって互いに電気的に接続されている。ここでは、第１コネクタ３が雌コネクタ（レセプタクル）であり、第２コネクタ４が雄コネクタ（プラグ）であって、第１コネクタ３に第２コネクタ４が嵌挿されるが、逆であってもよい。すなわち、第１コネクタ３が雄コネクタ（プラグ）であり、第２コネクタ４が雌コネクタ（レセプタクル）であって、第２コネクタ４に第１コネクタ３が嵌挿されてもよい。また、第１コネクタ３及び第２コネクタ４は、互いに当接するとともに磁石の吸引力（又は係合等）によって接合される構造であってもよい。

コネクタ接合体５は、ここでは、第２コネクタ４の基端部が第１シール部材６から突出するように筐体１の配線用開口１ａ及び第１シール部材６の内部空間６ａに挿通されている。なお、コネクタ接合体５は、第１シール部材６から突出しないように筐体１の配線用開口１ａ及び第１シール部材６の内部空間６ａに挿通されていてもよい。

このコネクタ接合体５の第１シール部材６からの突出部分をその内部空間７ｂに収容するようにして、第２シール部材７が第１シール部材６に嵌合している。ここでは、相対的に第２シール部材７に第１シール部材６が嵌挿されているが、相対的に第１シール部材６に第２シール部材７が嵌挿されてもよい。

第２シール部材７は、有底筒状に形成されている。第２シール部材７の横断面形状は特に限定されないが、ここでは、第２コネクタ４及び第１シール部材６の横断面形状に適合する形状、すなわち、矩形状に形成されている。

第２シール部材７の横断面の寸法は、ここでは、内周が第１シール部材６に弾性的に嵌合可能であり、且つ、第２コネクタ４を、隙間を有して収容可能な寸法に設定（設計）されている。「弾性的に嵌合可能な寸法」とは、第２シール部材７が、径方向に所定寸法だけ弾性により拡張した場合に、第１シール部材６の横断面における外周の径方向の寸法と等しくなる寸法を意味する。なお。相対的に第１シール部材６に第２シール部材７が嵌挿される場合には、第２シール部材６の横断面の寸法は、外周が第１シール部材６に弾性的に嵌合可能であり、且つ、第２コネクタ４を、隙間を有して収容可能な寸法に設定（設計）される。「弾性的に嵌合可能な寸法」とは、第２シール部材７が、径方向に所定寸法だけ弾性により縮小した場合に、第１シール部材６の横断面における内周の径方向の寸法と等しくなる寸法を意味する。上記の「弾性的に嵌合可能な寸法」は、第１シール部材６への第２シール部材の嵌合部分が所定の密閉度(Degree of seａling)を有するように設定される。所定の密閉度は、例えば、防水可能な密閉度に設定される。なお、第２シール部材７の材料の弾性率を選択することにより、又は、第２シール部材７の周壁部の厚みを変えることにより、第１シール部材６への第２シール部材７の嵌合部分の密閉度を調整してもよい。

このような寸法設定により、第２シール部材７が、弾性変形することによって第１シール部材６に嵌合している。その結果、当該嵌合部分が第２シール部材７の弾性復元力（反発力）によって密閉（シール）される。また、その密閉度が、防水可能なものとなる。

第２シール部材７の深さ（長さ）は、コネクタ接合体５の第１シール部材６からの突出部分を収容し、且つ、第１シール部材６と嵌合する部分を確保可能な寸法に設定されている。

なお、第１シール部材６及び第２シール部材７は、互いに嵌合した場合に互いに係合する係合部をそれぞれ有していてもよい。この係合部は、例えば、第１シール部材６及び第２シール部材７の一方が突部を有し、第１シール部材６及び第２シール部材７の他方が当該突部に嵌合する凹部を有するように構成される。突部及び凹部は、第１シール部材６及び第２シール部材７の全周に渡って設けられてもよく、第１シール部材６及び第２シール部材７の周方向の一部に設けられてもよい。

第２シール部材７の底部には、１以上（ここでは４つ）の電線挿通孔７ａが形成されている。電線挿通孔７ａの寸法は、電線８が電線挿通孔７ａに弾性的に挿通可能寸法に設定されている。「弾性的に挿通可能な寸法」とは、電線挿通孔７ａが、径方向に所定寸法だけ弾性により拡張した場合に、電線８の外径寸法と等しくなる寸法を意味する。この「弾性的に挿通可能な寸法」は、電線挿通孔７ａへの電線８の挿通部分が所定の密閉度(Degree of seａling)を有するように設定される。所定の密閉度は、例えば、防水可能な密閉度に設定される。なお、第２シール部材７の材料の弾性率を選択することにより、又は、第２シール部材７の電線挿通孔７ａの長さ（第２シール部材７の底部の厚み）を変えることにより、電線挿通孔７ａへの電線８の挿通部分の密閉度を調整してもよい。

このような寸法設定により、１以上（ここでは４つ）の電線８が、第２シール部材７が弾性変形することによって、１以上の電線挿通孔７ａにそれぞれ挿通されている。その結果、当該挿通部分が第２シール部材７の弾性復元力（反発力）によって密閉（シール）される。また、その密閉度が、防水可能なものとなる。

第２シール部材７は、弾性の材料で構成される。第２シール部材７の材料として、ゴム、高弾性率を有するプラスティック樹脂等が例示される。

第２シール部材７の１以上の電線挿通孔７ａにそれぞれ挿通された１以上の電線８は、それぞれ、第２コネクタ４の基端部に接続されている。

このようにして、１以上の電線８は、コネクタ接合体５を介して回路基板２に電気的に接続されている。

［使用方法］
以上のように構成されたコネクタのシール構造１００の使用方法を説明する。

図１及び図２を参照すると、筐体１に、第１シール部材６が、配線用開口１ａの周囲に位置するように取り付けられ、第１コネクタ３が取り付けられた回路基板２が、当該第１コネクタ３が第１シール部材６の内部空間６ａ（及び配線用開口１ａ）内に位置するように固定される。一方、１以上の電線８が基端部に接続された第２コネクタ４と、この１以上の電線８が１以上の電線挿通孔７ａにそれぞれ挿通された第２シール部材７とが用意される。この際、各電線８が、当該電線８より小径の電線挿通孔７ａを弾性的に拡径させながら当該各電線挿通孔７ａに挿通される。

そして、第２コネクタ４が第１コネクタ３に嵌合されるとともに、第２シール部材７が第１シール部材６に嵌合される。この際、第２シール部材７が、外径が当該第２シール部材の内径より大きい第１シール部材６に、弾性的に拡径されながら当該第１シール部材６に嵌合される。

これにより、第２コネクタ４及び第２シール部材７が、それぞれ、第１コネクタ３及び第１シール部材６に装着される。

そして、この状態において、第２コネクタ４及び第２シール部材７を、それぞれ、第１コネクタ３及び第１シール部材６から抜き取ると、第２コネクタ４及び第２シール部材７が、それぞれ、第１コネクタ３及び第１シール部材６から脱離される。

［作用効果］
上述のように構成されたコネクタのシール構造１００によれば、第２シール部材７が、弾性変形することによって第１シール部材６に嵌合しているので、当該嵌合部分が第２シール部材７の弾性復元力（反発力）によって密閉（シール）される。また、１以上の電線８が、第２シール部材７が弾性変形することによって、１以上の電線挿通孔７ａにそれぞれ挿通されているので、当該挿通部分が第２シール部材７の弾性復元力（反発力）によって密閉（シール）される。従って、第１シール部材６と筐体１との間を適宜密閉することによって、筐体１の内部が、第１シール部材６への第２シール部材７の嵌合部分と第２シール部材７の電線挿通孔７ａへの電線８の挿通部分とによって密閉されるので、密閉性を有しない第１コネクタ３及び第２コネクタ４を使用することができる。

また、第１シール部材６と筐体１との間を防水可能に密閉することによって、筐体１の内部が、第１シール部材６への第２シール部材７の嵌合部分と第２シール部材７の電線挿通孔７ａへの電線８の挿通部分とによって防水可能に密閉される。

さらに、第１コネクタ３が回路基板２に取り付けられるので、筐体１の内部の第１コネクタ３に繋がる電線を省略することができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２は、実施形態１のコネクタのシール構造１００が産業用ロボットの制御装置に適用される。これ以外は、実施形態１と同じである。

図１及び図２を参照すると、本実施形態では、筐体１が産業用ロボットの動作を制御するロボット制御装置の筐体である。回路基板２は、制御回路を含む。第１コネクタ３は、制御回路の回路素子のうち、通電により発熱する発熱回路素子に接続されている。電線８は、発熱回路素子に通電される電流を流すためのものである。

このような、実施形態２では、産業用ロボットが水分を含む塵埃が多い環境で使用される場合があり、ロボット制御装置も同様にこの環境に置かれる場合がある。

このような本実施形態において、実施形態１のコネクタのシール構造１００が適用されると、産業用ロボットの作業環境における水分を含む塵埃がロボット制御装置の筐体の内部に侵入することを防止することができる。しかも、制御装置の筐体の内部の第１コネクタ３に繋がる電線を省略することができるので、制御装置を小型化することができる。

上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。

本発明のコネクタのシール構造は、密閉性を有しないコネクタを使用可能なコネクタのシール構造として有用である。

１ 筐体
１ａ ネジ孔
２ 回路基板
３ 第１コネクタ
４ 第２コネクタ
５ コネクタ接合体
６ 第１シール部材
６ａ 内部空間
６ｂ ネジ挿通孔
６ｃ フランジ
７ 第２シール部材
７ａ 電線挿通孔
７ｂ 内部空間
８ 電線
１１ パッキン
１００ コネクタのシール構造

Claims (3)

1. 所定の大きさの配線用開口を有する筐体と、
   前記筐体の内部に前記配線用開口に対向するように配置された回路基板と、
   柱状の第１コネクタの先端側部分に柱状の第２コネクタの先端側部分が着脱自在に接合されて柱状に延在するコネクタ接合体と、
   前記筐体の外面に、所定の大きさの内部空間が前記配線用開口に連通するように立設された、両端が開放された筒状の第１シール部材と、
   弾性を有し、且つ底部に１以上の電線挿通孔が設けられた有底筒状の第２シール部材と、
   を備え、
   前記第１コネクタの基端部が前記回路基板に取り付けられており、
   前記コネクタ接合体は、前記筐体の配線用開口及び前記第１シール部材の内部空間内に位置するよう当該第１シール部材と所定の隙間をあけて挿通されており、
   １以上の電線が、前記第２シール部材の前記１以上の電線挿通孔にそれぞれ挿通されて前記第２コネクタの基端部に接続されており、
   前記第２シール部材は、弾性変形することによって、前記第１シール部材に嵌合しており、
   前記１以上の電線は、前記第２シール部材が弾性変形することによって、前記１以上の電線挿通孔に挿通されており、且つ、
   前記１以上の電線が、前記コネクタ接合体を介して前記回路基板に電気的に接続されている、コネクタのシール構造。
2. 前記第２シール部材の前記第１シール部材への嵌合部分及び前記１以上の電線の前記１以上の電線挿通孔への挿通部分が、防水可能な密閉度を有している、請求項１に記載のコネクタのシール構造。
3. 前記筐体が産業用ロボットの動作を制御するロボット制御装置の筐体である、請求項１又は２に記載のコネクタのシール構造。

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